緒論第一節(jié)水土流失與水土保持工程學(xué)

一、水土流失（waterandsoilloss

）

定義：在水力、重力、風(fēng)力等外營力作用下，水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失，包括土地表層侵蝕和水的損失，亦稱水土損失。

土壤侵蝕（soilerosion）：土壤及其母質(zhì)在水力、風(fēng)力、凍融、重力等外營力作用下，被破壞、剝蝕、搬運和沉積的過程。

二、水土保持與水土保持工程學(xué)

（一）水土保持（soilandwaterconservation）防治水土流失，保護(hù)、改良與合理利用水、土資源，維護(hù)和提高土地生產(chǎn)力，減輕洪水、干旱、風(fēng)沙災(zāi)害，以利于充分發(fā)揮水、土資源的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，建立良好生態(tài)環(huán)境的綜合性科學(xué)技術(shù)。（二）水土保持工程學(xué)（soilandwaterconservationengineering）為進(jìn)行水土保持所采取的技術(shù)和管理措施叫水土保持措施。水土保持措施主要有三大類，分別是水土保持工程措施，水土保持林草措施和水土保持農(nóng)業(yè)技術(shù)措施。水土保持工程學(xué)：是專門研究為防治土壤侵蝕，保護(hù)與合理開發(fā)利用水土資源而興建的治坡、治溝、治沙、治灘等工程措施的規(guī)劃和設(shè)計的科學(xué)。Soilandwaterconservationengineeringistheapplicationofengineeringprinciplestothesolutionofsoilandwatermanagementproblems.Theconservationofthesevitalresourcesimpliesutilizationwithoutwastesoastomakepossibleahighlevelofproductionthatcanbecontinuedindefinitely.Theengineeringproblemsinvolvedinsoilandwaterconservationmaybedividedintothesixfollowingphases:erosioncontrol,drainage,irrigation,floodcontrol,moistureconservation,andwaterresourcedevelopment.第一章坡面治理工程

我國山區(qū)面積約占全國國土面積的2/3，其中不少耕地為坡耕地。黃土高原坡耕地占總耕地面積的79％，水土流失主要來源于此，因此，坡面治理具有很重要的意義。坡面治理措施與地面坡度、土質(zhì)等自然條件的不同而不同。工作量最大的是農(nóng)田基本建設(shè)，即梯田的建設(shè)。第一節(jié)坡面工程的類型及適用條件一、梯田（Terrace）

（一）梯田的作用Thefunctionofterrace攔蓄徑流泥沙；提高土壤肥力；為耕作機(jī)械化、水利化創(chuàng)造了條件。（二）梯田的分類

從全國范圍來講梯田可分為：西北黃土區(qū)梯田緩坡梯田土石山區(qū)梯田水稻梯田華南熱帶林梯田。

根據(jù)梯田斷面形式來分：

水平梯田（benchterrace）；坡式梯田；隔坡梯田（conservationterrace）；反坡梯田（reverseslopeterrace）；波浪式梯田。

根據(jù)田坎建材來分：土坎梯田;石坎梯田;土石坎梯田;植物坎梯田等

根據(jù)使用情況來分：水稻梯田；旱作梯田；果園梯田；茶園梯田。

根據(jù)施工方法分:人工梯田；機(jī)修梯田1-原地面；2-田面；3-地埂

1-1水平梯田斷面示意圖

1-原地面；2-田面；3-地埂

圖1-2坡式梯田斷面示意圖

1-原地面；2-田面；3-所隔坡面；4-地埂

圖1-4隔坡梯田斷面示意圖

1-原地面；2-田面，反坡角度一般不超過2°；3-地埂

圖1-3反坡梯田斷面示意圖

1-截水溝；2-軟埝；3-田面；4-原地面

圖1-5波浪式梯田斷面示意圖二、地埂截水溝

地埂――沿等高線修筑的水平土埂，分軟埂和硬埂。

截水溝――增加梯田上部的水分條件和排水。三、水簸箕，截水坑在田間凹地或集流槽處修筑的蓄水工程四、蓄水池、水窖在徑流集中的地方，為防止水土流失，就地攔蓄坡面徑流的池子叫蓄水池，窖叫水窖。第二節(jié)坡面治理工程措施設(shè)計一、水平梯田

西北黃土高原應(yīng)用較多的是土坎水平梯田。先對田面進(jìn)行布設(shè)，然后設(shè)計梯田斷面。梯田斷面設(shè)計任務(wù)：

①根據(jù)地面坡度確定田面寬度；②根據(jù)土質(zhì)好壞及坡度大小決定田坎高度；③根據(jù)田坎穩(wěn)定要求決定田坎側(cè)坡坡角；④計算土方量、用功量。（一）田面布設(shè)在陡坡區(qū)，田塊布設(shè)需順山坡地形，大彎就勢，小彎取直，田塊長度盡可能在100~200m，便于施工和耕作。對梯田不能全部攔蓄暴雨徑流的地方，應(yīng)布設(shè)排水工程；在山丘上部有地表徑流進(jìn)入梯田的區(qū)域，應(yīng)布設(shè)截水溝等小型蓄排水措施，以保證梯田安全。在緩坡區(qū)，以道路骨架劃分梯田，梯田田面長200~400m，對少數(shù)地形有波狀起伏的區(qū)域，梯田應(yīng)順地勢呈扇形劃分，其埂線則隨之略有一定的弧度。（二）水平梯田斷面要素的相互關(guān)系斷面要素有：

田面毛寬Bm田坎占地寬Bn田面凈寬B田坎高度H田坎坡度α田面斜寬BL很顯然Bm=HctgθBn=HctgαB=Bm-Bn=H（ctgθ-cgtα）畝土方量：Va=V·L

V－挖方或填方的斷面面積

L－每畝梯田的長度畝用功量：Wa=Va·SS－田面土方平均運距則Wa=55.5BH（三）梯田設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

梯田防御暴雨標(biāo)準(zhǔn)，一般采用10年一遇3~6h最大降雨。在干旱、半干旱或其他少雨地區(qū)，可采用20年一遇3~6h最大降雨，也可根據(jù)各地降雨特點，采用當(dāng)?shù)刈钜桩a(chǎn)生嚴(yán)重水土流失的短歷時、高強(qiáng)度暴雨。

（四）田面寬度B設(shè)計設(shè)計原則：便于機(jī)耕，利于灌溉，土方量、用功量小。緩坡地（坡度在5度以下）根據(jù)機(jī)耕和灌溉要求地面坡度θ(度）12～34～5田面寬度B(米)50～6030～4015～20陡坡地（坡度15度－25度）7～10米中坡地（坡度在5度－15度）15～20米，山坡頂部10～15米其他情況坡地，可根據(jù)地形特點和耕作條件調(diào)整。（五）田坎設(shè)計主要設(shè)計坡角α及田坎高度H埂坎高

h攔－攔蓄坎高，；K－徑流系數(shù)；f－設(shè)計最大暴雨△h－安全加高，取0.15~0.3m。2．田坎坡度α

α↑，不穩(wěn)α↓，田坎占地多，用功多，故應(yīng)有一個經(jīng)濟(jì)、安全的α，根據(jù)土坡穩(wěn)定分析計算定。

黃土區(qū)α=60～90°。（四）梯田的修筑標(biāo)準(zhǔn)（五）石坎梯田設(shè)計介紹斷面要素:1.田面寬

田面寬度應(yīng)根據(jù)地面坡度、灌溉、機(jī)耕需要確定，一般不小于4米。

a.在土層較厚或借土造田的地方

B=H(ctgα-ctgβ)b=B-D

石坎側(cè)坡坡比一般為1:0.2，坡度緩、坎較低則為1：0.1或垂直。

b.在土層較薄且沒有或借土條件的地方（β=90度）

B=2（T-t）ctgα2.田坎高田坎高根據(jù)土層和地面坡度確定，一般不超過3米。

田坎按擋土墻設(shè)計。在石坎梯田上部應(yīng)設(shè)排洪設(shè)施，保證梯田安全。梯田本身也應(yīng)在田頭修建排水口。二、隔坡梯田設(shè)計設(shè)計主要解決兩個問題：（一）隔坡梯田坡地部分產(chǎn)流產(chǎn)沙量的估算（二）隔坡梯田平坡比的確定黃土高原隔坡梯田的平坡比一般在1:1~1:5之間。1．平臺寬度地面坡度（15～25°），水平田面寬度：5～10m，坡度緩的寬，坡度陡的窄。同時，既能適應(yīng)種植要求，又能攔蓄斜坡徑流。2．斜坡寬度平坡比一般為1：1～1：3（或者更大）。干旱少雨地區(qū)小，雨量較多地區(qū)大一般將斜坡部分在10年一遇暴雨中，產(chǎn)生徑流和泥沙量作為確定斜坡寬度的主要依據(jù)。此外，還需計算斜坡上全年的產(chǎn)流量，如水量偏小，側(cè)需適當(dāng)加大斜坡寬度。平坡比可依下式計算:1:m=1:m－平坡比n－隔坡梯田的設(shè)計年限s－年最大沖刷深度a－蓄水埂有效攔蓄高度ao－安全超高，一般取5cm陜北黃土丘陵區(qū)隔坡梯田斷面尺寸參考表地面坡度（°）斜坡種草斜坡為農(nóng)地平臺寬度（m）斜坡寬度(m)平坡比蓄水埂高度(m)平臺寬度(m)斜坡寬度(m)平坡比蓄水埂高度(m)518.054.01：30.318.027.01：1.50.31012.036.01：30.312.013.51：1.50.3158.525.51：30.38.512.81：1.50.3206.516.31：2.50.36.56.51：10.3255.012.51：2.50.35.05.01：10.3三、坡式梯田設(shè)計設(shè)計主要解決的問題：（一）地埂布設(shè)（二）地埂的設(shè)計

地埂的斷面設(shè)計與來水來、來沙量有關(guān)，可據(jù)此來設(shè)計。在黃土區(qū)，地埂修后可逐年加高，一般每三年加高一次。1．地埂內(nèi)測度高

H=h+Δh

h－地埂最大攔蓄高度Δh－地埂安全加高，Δh=0.5m最大攔蓄高度可根據(jù)單位埂長的坡面來水、來沙量Q來確定①Q(mào)=B（h1+h2）＋Vo

B－地埂水平間距；h1－最大一次暴雨徑流深；h2－最大沖刷深度，h2=h大+2h平h大－年最大沖刷深h平－多年平均沖刷深；VO－三年耕作翻入埂內(nèi)的土方量。每米埂長的最大攔蓄容積V可按下式計算

m－埂內(nèi)側(cè)邊坡比L－回水長度（最大攔蓄高度時）θ－田面坡度地埂最大攔蓄高度h，可根據(jù)下式計算

令V=Q則有則埂內(nèi)側(cè)高度：＝2．地埂鋪底寬度B0B0=3．埂外側(cè)高度

H2=H1+hc=H1＋B0sin?

4.每畝坡式梯田地埂土方量

G=A·L‘（三）變平年限（T）估算

變平原因

①翻土②沖刷③加高地埂沖刷面積按梯田面積一半計算，則

T=

V－坡地變?yōu)樗教萏锏耐练搅?按達(dá)到3°算;V1－第一次培埂坊量;g1－平均年沖刷量;g2－平均每年耕作下翻土方量;g3－平均每年加高地埂的土方量

g1=g2根據(jù)試驗資料定；

g3=四、山邊溝設(shè)計

主要是排水?dāng)嗝娴脑O(shè)計，采用明渠均勻流的公式，斷面有梯形和三角形。五、坡面蓄水工程設(shè)計（一）蓄水池

1．蓄水池布設(shè)布置形式常有下幾種（北方）：①路邊蓄水池防止沖毀道路

②溝頭蓄水池防止徑流下溝，引起溝頭前進(jìn)③田間蓄水池為灌溉方便，常布設(shè)于較高的天然低地處在南方：（1）平地蓄水池（2）溝頭蓄水池（3）溝底坡腳蓄水池（4）灌溉蓄水池（5）連環(huán)蓄水池蓄水池一般為圓形或橢圓形。大的蓄水池可占幾畝地，容積可達(dá)幾百立方米，甚至幾千立方米。山坡地上的蓄水池，因受地形條件限制要小一些，蓄水量一般為50~100m3。2．蓄水池組成

由池底、池坎（埂）、進(jìn)出口三部分組成。3．蓄水池形狀及容積設(shè)計據(jù)來水量Q

根據(jù)經(jīng)驗，干旱半干旱區(qū)每畝地來水可按30~100m3估算。陜北：3.0~50m3關(guān)中：70~100m3一般按60m3即可。較大，還可根據(jù)用水量，通過調(diào)節(jié)計算確定（南方）。（二）山塘

山塘是南方丘陵區(qū)應(yīng)用十分普遍的一種蓄水灌溉工程。容積較大，小者有500多立方米，大者可超過1萬m3。

水窖

2．形式

有井窖和窯窖兩種，前者多布設(shè)于地下，后者多布設(shè)于崖畔3．容積

按有關(guān)公式計算，一般15~80m3。六、陡坡治理工程設(shè)計（一）魚鱗坑

魚鱗坑是攔蓄徑流泥沙、造林整地的工程措施，形狀為月牙形。一般小型魚鱗坑的尺寸是：

（二）水平溝水平溝一般用于荒坡治理的造林整地，可攔蓄一定的徑流泥沙。設(shè)計任務(wù)主要是確定斷面大小、挖方量及間距。（2）排水型截水溝排水型截水溝可分為多蓄少排型和少蓄多排型兩種。多蓄少排型截水溝，暴雨產(chǎn)生的坡面徑流大部分蓄于溝中，只排除不能容蓄的小部分。斷面尺寸參照蓄水型截水溝，溝底取1%左右的比降。少蓄多排型截水溝，暴雨產(chǎn)生的坡面徑流小部分蓄于溝中，大部分排入蓄水池。斷面尺寸參照排水溝的斷面尺寸，同時取2%左右的比降。（二）排水溝排水溝防御暴雨標(biāo)準(zhǔn)與截水溝相同，其斷面根據(jù)設(shè)計頻率暴雨坡面最大徑流量，按明渠均勻流公式計算。滿足不沖不淤流速。

自然邊坡或工程建設(shè)形成的人工邊坡，常因坡度較大或地下水活動等因素的影響發(fā)生崩塌、滑坡等災(zāi)害，既危害工程自身安全，也常引起事故發(fā)生，同時產(chǎn)生水土流失，破壞生態(tài)環(huán)境。為防止這些災(zāi)害的發(fā)生，需要采取一定的防護(hù)措施，這些措施就屬邊坡防護(hù)工程。第一節(jié)邊坡坡面防護(hù)工程

邊坡坡面防護(hù)工程主要有植物（生態(tài)）防護(hù)、坡面夯實、干砌石防護(hù)、漿砌石防護(hù)和漿砌石護(hù)墻等形式。

一、植物防護(hù)

植物防護(hù)措施主要有種草、平鋪草皮和植樹等。

平鋪草皮適用于各種土質(zhì)邊坡、風(fēng)化極嚴(yán)重的巖石邊坡和風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖石邊坡，一般坡度較小。

植樹適于各種土質(zhì)邊坡、風(fēng)化極嚴(yán)重的巖石邊坡，邊坡坡度一般小于1:1.5。經(jīng)常浸水、鹽土、粉質(zhì)土或經(jīng)常干涸的邊坡不宜采用植樹的方法。二、坡面夯實（捶面）坡面夯實一般有灰土夯實和素土夯實兩種。適用于易受沖刷的土坡，邊坡坡度一般不大于1:0.5，無地下水影響。

三、干砌石防護(hù)

干砌石防護(hù)適用于易受地表水沖刷或常有地下水滲出而產(chǎn)生小型溜坍的土質(zhì)邊坡，邊坡坡度不大于1:1.25。

四、漿砌石護(hù)坡

漿砌石護(hù)坡適用于各種易風(fēng)化的巖石、土質(zhì)邊坡，邊坡坡度不大于1:1。漿砌石護(hù)坡一般采用等截面。

當(dāng)護(hù)坡面積較大、邊坡較陡時，為增加護(hù)坡穩(wěn)定性，可采用肋式護(hù)坡。

當(dāng)護(hù)坡面積較大、邊坡較陡時，為增加護(hù)坡穩(wěn)定性，可采用肋式護(hù)坡。1.外肋：用于巖層破碎，不易挖槽的巖石邊坡；2.里肋：用于土質(zhì)和軟巖邊坡；3.柱肋：用于表層發(fā)生過溜坍，經(jīng)刷方修整后的土坡。

大面積防護(hù)時，應(yīng)在坡面適當(dāng)位置設(shè)臺階形踏步，以利維修和養(yǎng)護(hù)。

為防止不均勻沉陷和溫度應(yīng)力對漿砌石護(hù)坡產(chǎn)生破壞，漿砌石護(hù)坡沿身長每隔10m左右應(yīng)設(shè)2cm寬伸縮縫一道，用瀝青麻（竹）筋填塞，深入10~20cm，漿砌石護(hù)坡基礎(chǔ)修筑在不同地基上時，應(yīng)在其相鄰處設(shè)置沉陷縫一道，要求同于伸縮縫。漿砌石護(hù)坡中下部還應(yīng)設(shè)置泄水孔，泄水孔間距約2~3m，孔口大小，一般矩形10cm×10cm，圓孔直徑10cm。在泄水孔后面，應(yīng)用碎石或砂礫石作成反濾層。五、漿砌石骨架護(hù)坡

漿砌石骨架護(hù)坡適用于坡面沖刷嚴(yán)重或邊坡潮濕的土質(zhì)邊坡和風(fēng)化極嚴(yán)重的巖石邊坡。漿砌石骨架一般采用方格型，間距3～5m，與水平線成45度角，護(hù)坡頂部0.5m及坡腳1m用漿砌石鑲邊，砂漿強(qiáng)度等級為M5以上。

漿砌石骨架也可做成拱型。六、漿砌石護(hù)墻漿砌石護(hù)墻適用于各類土質(zhì)邊坡和易風(fēng)化剝落的巖石邊坡，邊坡坡度不宜大于1:0.5。漿砌石護(hù)墻常用者為實體護(hù)墻。實體護(hù)墻可分為等截面護(hù)墻和變截面護(hù)墻。第二節(jié)削坡開級

人工或天然邊坡坡度較陡、高度較大時，可采取削坡開級措施，以降低下滑力，增加邊坡的穩(wěn)定性。削坡開級又稱為刷坡，是一種控制邊坡高度和坡度而無需對邊坡進(jìn)行整體加固就能使邊坡達(dá)到穩(wěn)定的措施，施工方便，且較為經(jīng)濟(jì)，故在邊坡防護(hù)中常被采用該方法適應(yīng)于巖層、塑性粘土和良好的砂性土邊坡，并要求地下水位較低，有足夠的施工場地。設(shè)計內(nèi)容主要包括：1.確定邊坡的形狀、邊坡的坡度，驗算邊坡的穩(wěn)定性2.設(shè)計坡面防護(hù)措施。一、土質(zhì)坡面

（一）直線形適用于高度小于20m、結(jié)構(gòu)緊密的均質(zhì)土坡，或高度小于12m的非均質(zhì)土坡，對有松散夾層的土坡，其松散部分應(yīng)采取加固措施。一、土質(zhì)坡面(a)直線形(b)折線形(c)階梯形(d)大平臺形

削坡開級的形式（二）折線形

折線形適用于高12~20m、結(jié)構(gòu)比較松散的土坡，尤其是上部結(jié)構(gòu)較松散，下部結(jié)構(gòu)較緊密的土坡。削坡時，坡面上下部的高度和坡比，根據(jù)土坡高度與土質(zhì)情況，具體分析確定，以削坡后能保證穩(wěn)定安全為原則。

（三）階梯形階梯形適用于高12m以上、結(jié)構(gòu)較松散，或高20m以上、結(jié)構(gòu)較緊密的均質(zhì)土坡。每一階小平臺的寬度和兩平臺間的高差，根據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)與暴雨徑流情況確定。一般小平臺寬1.5~2.0m，兩臺間高差6~12m。

（四）大平臺形

大平臺一般開在土坡中部，寬4m以上。平臺具體位置與尺寸，需根據(jù)《地震區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》對土質(zhì)邊坡高度的限制確定。適用于高度大于30m，或在8度以上高烈度地震區(qū)的土坡。大平臺尺寸基本確定后，需對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。四、均質(zhì)土邊坡穩(wěn)定性驗算

削坡開級設(shè)計一般根據(jù)前面相關(guān)要求和經(jīng)驗確定邊坡形狀和坡度，然后對其進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，以確定邊坡形狀和坡度是否經(jīng)濟(jì)安全，否則重復(fù)前述過程。穩(wěn)定性驗算，對于土質(zhì)較均一的邊坡，可采用條分法進(jìn)行。第三節(jié)擋土墻擋土墻是一種防治土坡滑坍的構(gòu)筑物，種類較多。按材料劃分可分為：石砌擋土墻、混凝土擋土墻、鋼筋混凝土擋土墻。按結(jié)構(gòu)形式劃分可分為：重力式擋土墻、半重力式擋土墻、衡重式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、樁板式擋土墻等。

最常用的是重力式擋土墻。重力式擋土墻一般用漿砌石構(gòu)筑而成，主要依靠自身重量以維持穩(wěn)定重力式擋土墻按墻背的傾斜方向劃分可分為：俯斜式擋土墻、仰斜式擋土墻和垂直式擋土墻。

（a）－仰斜墻；（b）－直立墻；（c）－俯斜墻圖4－4擋土墻的形式二、擋土墻設(shè)計

擋土墻是用來防止邊坡坍塌的支擋構(gòu)筑物，因此，必須充分保證它對滑動和傾覆的穩(wěn)定性以及墻體本身的強(qiáng)度；此外，還應(yīng)保證它的基底壓應(yīng)力小于地基的容許承載力。擋土墻的設(shè)計，先依據(jù)經(jīng)驗選定墻型和擬定墻身的截面尺寸，然后通過墻和地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗算確定。（一）穩(wěn)定性及強(qiáng)度驗算

1.作用在擋土墻上的力作用在擋土墻上的力由三部分組成，即主要力、附加力和特殊力。一般只考慮主要力。主要力：土壓力（滑坡推力）、墻身重力、墻頂上的有效荷載、墻背與第二破裂面之間的有效荷載、基底法向反力及摩擦力、常水位時的靜水壓力和浮力。附加力：計算水位的靜水壓力和浮力、水位退落時的動水壓力、波浪壓力、凍脹壓力和冰壓力、溫度變化的影響力等。特殊力：地震力、臨時荷載、其它特殊力等。2.擋土墻土壓力計算作用在擋土墻上的土壓力，根據(jù)擋土墻是否發(fā)生位移和移動方向分為：主動土壓力、被動土壓力和靜止土壓力。當(dāng)墻后填土為均質(zhì)無粘性土?xí)r，作用在重力式擋土墻結(jié)構(gòu)上的主動土壓力可根據(jù)墻后填土性質(zhì)、擋土墻高度、填土頂面坡角因素，按下式進(jìn)行計算：3.擋土墻穩(wěn)定性和強(qiáng)度驗算（1）抗滑穩(wěn)定驗算

土質(zhì)地基和軟質(zhì)巖石地基上的擋土墻基底應(yīng)力計算應(yīng)滿足下列要求：1）在各種計算情況下，擋土墻平均基底應(yīng)力不大于地基允許承載力，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的1.2倍。2）擋土墻基底應(yīng)力的最大值與最小值之比不大于規(guī)定的允許值（表2-2）。表2-2擋土墻基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值注：對于地震區(qū)的擋土墻，其基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值可按表列數(shù)值適當(dāng)增大。地基土質(zhì)荷載組合基本組合特殊組合松軟1.502.00中等堅實2.002.50堅實2.503.00

硬質(zhì)巖石地基上的擋土墻基底應(yīng)力計算應(yīng)滿足下列要求：1）在各種計算情況下，擋土墻最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力。2）除施工期和地震情況外，擋土墻基底不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力；在施工期和地震情況下，擋土墻基底拉應(yīng)力不應(yīng)大于100kPa。擋土墻基底應(yīng)力應(yīng)按下式計算：式中：——擋土墻基底應(yīng)力的最大值或最小值，kPa；——作用在擋土墻上全部垂直于水平面的荷載，kN；——作用在擋土墻上的全部荷載對于水平面平行前墻墻面方向形心軸的力矩之和，kN·m；A——擋土墻基底面的面積，m2；W——擋土墻基底面對于基底面平行前墻墻面方向形心軸的截面矩，m3。土質(zhì)地基上擋土墻沿基底面的抗滑穩(wěn)定系數(shù):

巖石地基上擋土墻沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù):

當(dāng)擋土墻基底面向填土方向傾斜時，沿該基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計算：式中：a——基底面與水平面的夾角，°，土質(zhì)地基不宜大于7°，巖石地基不宜大于12°。擋土墻沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，不應(yīng)小于規(guī)定的允許值。

（2）抗傾覆穩(wěn)定計算

擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計算：

擋土墻抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)不小于規(guī)定的允許的值需要說明的是，當(dāng)擋土墻建立在軟土地基或下臥層內(nèi)夾有軟弱土層時，擋土墻還需進(jìn)行地基整體穩(wěn)定驗算。

（二）基礎(chǔ)設(shè)計1.基礎(chǔ)埋置深度

擋土墻的基礎(chǔ)埋置深度（如基底傾斜，基礎(chǔ)埋置深度從最淺處的墻趾處計算）應(yīng)根據(jù)持力層土的容許承載力、凍結(jié)深度、巖石風(fēng)化程度、流水沖刷等因素確定。在土質(zhì)地基上，基礎(chǔ)應(yīng)在凍結(jié)深度以下不小于0.25m，同時不小于1m；受水流沖刷時，在沖刷線以下不小于1m。在巖石基礎(chǔ)上，則應(yīng)按巖石種類把基礎(chǔ)嵌入未風(fēng)化的巖層內(nèi)。2.擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)計當(dāng)擋土墻受傾覆穩(wěn)定、基底應(yīng)力控制時，可用擴(kuò)大基礎(chǔ)，即加設(shè)墻趾臺階的方法解決。將墻趾部分加寬成臺階，或墻趾墻踵同時加寬，以加大承壓面積。加寬寬度視基底應(yīng)力需要減少的程度和加寬后的合力偏心距的大小而定，一船不小于20cm當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)置在軟弱土層上，地基容許承載力不能滿足設(shè)計要求時，可用質(zhì)量較好的土換填一定深度，以擴(kuò)散基礎(chǔ)應(yīng)力。土質(zhì)地基上的擋土墻底部宜設(shè)置齒墻，齒墻深度可采用0.5~1.0m。（三）擋土墻構(gòu)造1.墻身構(gòu)造重力式擋土墻墻面一般采用1:0.05~1:0.2。當(dāng)墻高較小時，可采用垂直式擋土墻，墻背可做成傾斜、垂直或臺階形。仰斜式擋土墻墻背的坡度越緩，主動土壓力越小，但施工不便。一般情況下，其傾斜度不宜小于1:0.25。面坡應(yīng)盡量與背坡平行，宜采用1:0.25。俯斜式擋土墻墻背的坡度不大于1:0.36。一般情況下，擋土墻基礎(chǔ)的寬度與墻高之比約為1/2~2/3，如墻身較矮，荷載較小，可采用前者。混凝土塊和塊石砌體的擋土墻，墻頂寬度不應(yīng)小于0.5m。2.排水設(shè)施為使墻后積水易于排出，墻身應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的泄水孔。泄水孔間距一般為2~3m，上下交錯設(shè)置。泄水孔進(jìn)水側(cè)應(yīng)設(shè)置反濾層，厚度不小于0.3m，并在底部泄水孔以下設(shè)置隔水層，不使積水滲入擋土墻基底。若墻后填料透水性較差，應(yīng)在墻后最低排泄水孔至墻頂下0.5m之間填筑不小于0.3m厚的砂礫石反濾層，若墻后用透水性材料回填，可不設(shè)反濾層。擋土墻墻后為膨脹性粘土，反濾層設(shè)計除按級配要求外，還應(yīng)適當(dāng)加厚。

3.沉降縫和伸縮縫

由于墻高、土壓力和地基土壓縮性的差異，應(yīng)設(shè)置沉降縫，并兼作伸縮縫。一般沿墻的長度方向每隔10~25m設(shè)置一道，漿砌石擋土墻一般為10~15m設(shè)置一道，視地基情況而定，松軟土質(zhì)地基時可取短一些，縫寬0.02~0.03m，縫內(nèi)填塞瀝青麻筋或瀝青木板（等柔性防水材料），塞入深度不小于0.15m。凡用沉降縫隔開的各段必須設(shè)置在同一地基上。（四）材料要求

（1）有石料的地區(qū)，擋土墻應(yīng)盡可能采用水泥砂漿砌筑塊石。（2）石料單塊質(zhì)量大于25kg，中部厚不小于0.20m，強(qiáng)度等級不低于MU50，軟化系數(shù)不小于0.75，沒有顯著的風(fēng)化跡象，無裂縫，不含易風(fēng)化礦物，質(zhì)地堅硬。（3）砌筑水泥砂漿強(qiáng)度等級一般為M7.5，浸水地區(qū)及嚴(yán)寒地區(qū)為M10，勾縫砂漿為M10。三、設(shè)計、施工注意事項（1）擋土墻基礎(chǔ)如設(shè)置在基巖上時應(yīng)注意清除基巖表面層分化部分；基礎(chǔ)如置于土層上，則不應(yīng)將基礎(chǔ)放于軟土、松土及未經(jīng)處理的回填土上；（2）受侵蝕性環(huán)境水作用的擋土墻，應(yīng)采用抗侵蝕的水泥漿砌筑或抗侵蝕的混凝土灌注，否則應(yīng)采用其他的防護(hù)措施；（3）砌筑擋土墻時，不得做成水平通縫，墻趾臺階轉(zhuǎn)折處，不得做成豎直通縫。（4）墻體砌出地面后，基坑必須及時回填夯實，并做成不小于4%的向外流水坡，以免積水下滲，影響墻體穩(wěn)定；（5）施工前應(yīng)作好地面排水系統(tǒng)，保持基坑干燥，對基坑內(nèi)排水及內(nèi)支撐做好考慮，以保證施工安全；（6）浸水擋土墻墻后回填應(yīng)盡量采用透水性較好的土，以利迅速排除積水，減少由于水位漲落引起的動水壓力。第三節(jié)滑坡及其防治

滑坡是極其嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，不但導(dǎo)致水土流失，而且危及到國家財產(chǎn)和人們的生命安全。

一、滑坡勘察

滑坡勘察是通過調(diào)查、勘探、觀測、試驗等手段以查明滑坡的類型及要素，分析滑動的原因和穩(wěn)定程度，并預(yù)測其發(fā)展趨勢，為防治滑坡提供所需的工程地質(zhì)資料和建議。

工程地質(zhì)測繪與調(diào)查的范圍應(yīng)包括滑坡區(qū)及其鄰近穩(wěn)定地段，其主要內(nèi)容包括：1．查明滑坡的微地貌形態(tài)、地層結(jié)構(gòu)、滑坡要素，滑坡裂隙的寬度、深度、裂隙產(chǎn)生的時間、切割關(guān)系和力學(xué)屬性，泉和濕地的位置，并分析滑動面的可能深度及埋藏條件；2．與附近類似地質(zhì)條件的滑坡進(jìn)行工程地質(zhì)對比，從其相似性和差異性分析滑坡的穩(wěn)定性，并取得可供利用的參數(shù)；3．調(diào)查滑動前的跡象，分析產(chǎn)生滑動的內(nèi)因和外因；4．調(diào)查滑坡體上房屋、樹木等的變形、位移和破壞情況；5．調(diào)查當(dāng)?shù)卣位碌慕?jīng)驗等。

勘探工作應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)測繪后所取得的資料進(jìn)行。勘探可進(jìn)一步了解滑坡內(nèi)部的特征，并證實和完善測繪工作推斷的正確性。其具體任務(wù)是要確定：1．滑坡的范圍、厚度、物質(zhì)組成和含水狀態(tài)；2．滑動面（帶）個數(shù)、形狀、巖性結(jié)構(gòu)特征和含水狀態(tài)；3．滑坡地區(qū)地下水的層數(shù)、分布、補(bǔ)給與排泄條件、動態(tài)及各層間的水力聯(lián)系，每層地下水的水位、水量、水質(zhì)及含水層厚度等。勘探工作中通常使用的方法有鉆探、物探和挖探三種，其中又以鉆探為主，后兩者則起配合和輔助作用。最后還應(yīng)把施工開挖作為勘探工作的驗證和補(bǔ)充。二、滑坡預(yù)防1．加強(qiáng)工程地質(zhì)勘察工作，預(yù)防滑坡，應(yīng)做好排水工作（包括地表水和地下水）。2．在工程建設(shè)過程中，應(yīng)盡量避免造成觸發(fā)滑坡的外因。3．加強(qiáng)邊坡的維修和養(yǎng)護(hù)。

三、滑坡整治（一）排水排水主要是排除滑坡范圍內(nèi)外的地表水和地下水。1．滑坡范圍外（1）地表水?dāng)r截和旁引（環(huán)形的截水溝）

（2）地下水截水盲溝

截水盲溝修筑在滑坡可能發(fā)展的范圍外約5m的穩(wěn)定地段。地下水流向正交，布置成折線或環(huán)狀。底寬不應(yīng)小于1.0m，背水面設(shè)置粘土或漿砌片石隔水層，厚度0.3~0.5m。迎水面設(shè)置厚約0.3m的粗砂反濾層。溝底用漿砌塊石筑成凹槽形，厚不小于0.3m，埋入最深含水層下不透水層或基巖內(nèi)。縱坡不小于4~5%。內(nèi)用碎石、卵石或粗砂等作填料。為方便維修和疏通，在直線段每隔30~50m和溝的轉(zhuǎn)折點、變坡點處設(shè)置檢查井。

2．滑坡范圍內(nèi)（1）地表水措施：防滲整平夯實（包括裂縫處理，必要時用粘土水泥砂漿封口）

排水排水明溝（2）地下水

疏干和引出

一般采用支撐盲溝（同時起支撐滑坡體的作用）。設(shè)置在地下水露頭和因土中水而形成坍塌的地方。沿滑坡的滑動方向修筑成“IYI”、“YYY”和“III”形，支溝可伸出滑坡體范圍以外。

岸邊邊坡前緣常因流水沖刷而發(fā)生滑坡上游修筑丁壩，邊坡前緣用拋石、鋪設(shè)石籠等措施當(dāng)滑坡位于河曲地段，河道有改道可能，可設(shè)法改移河道。溝谷因河水沖刷發(fā)生滑坡，在下游修筑堤壩，利用淤積物穩(wěn)定坡腳。

（二）支擋

抗滑擋土墻、抗滑樁等。埋設(shè)在滑動面下的穩(wěn)定地層中，以防與滑坡體一齊下滑，并常與排水、減重等措施結(jié)合使用。

1．抗滑擋土墻

應(yīng)用廣泛，有效。一般多用重力式。

設(shè)計時注意事項1）墻背所受土壓力為滑坡推力，一般大于按庫倫土壓力理論計算所得的主動土壓力。2）重力式抗滑擋土墻一般體型矮胖、胸坡平緩（常用1:0.3~1:0.5）。土質(zhì)地基，基礎(chǔ)底面常做成1:0.1~1:0.15的逆坡；巖石地基，作用在基礎(chǔ)底面上的合力與其下巖層層面大致正交，把基礎(chǔ)做成1~2個臺階。3）擋墻的埋置深度應(yīng)位于滑動面以下，并深入完整的巖層面下不小于0.5m，穩(wěn)定土層面以下不小于2m。4）確定墻高時，應(yīng)通過驗算以保證滑坡體不致從墻頂滑出。2．抗滑樁抗滑樁是承受側(cè)向荷載的樁體，穿越滑坡并在滑坡一定深度處錨固，抵抗滑坡推力，適用于深層滑坡和各類非塑性流滑坡，經(jīng)濟(jì)、安全、高效，應(yīng)用普遍。（1）布設(shè)

1）平面布置布置在滑體的下部，即滑動面平緩、滑體厚度小、錨固段地質(zhì)條件較好的地方，施工要方便。2）抗滑樁間距目前尚無成熟的計算方法。合適的樁間距應(yīng)該使樁間滑體具有足夠的穩(wěn)定性，在下滑力作用下不致從樁間擠出。一般采用6~10m。3）樁的錨固深度滑面以下穩(wěn)定地層內(nèi)；由樁錨固段傳遞到滑面以下地層的側(cè)向壓應(yīng)力不大于該地層的容許側(cè)向抗壓強(qiáng)度，樁基底的壓應(yīng)力不得大于地基的容許承載力。（2）樁型選擇1）鋼筋混凝土樁用得最多2）鋼管樁3）H型鋼樁3．錨桿（索）巖土錨固技術(shù)是一種把受拉桿（索）埋入地層中，用以阻止巖土體移動或用以提高巖土自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力的工程技術(shù)。應(yīng)用極其廣泛。采用錨桿（索）加固邊坡，能夠提供足夠的抗滑力，并能提高潛在滑移面上的抗剪強(qiáng)度，有效地阻止坡體位移。在巖土錨固工程中，通常將錨桿和錨索統(tǒng)稱錨桿。第三章溝道治理工程

為固定溝床,防治溝蝕，減輕山洪及泥沙危害，合理開發(fā)利用水沙資源而在溝道中修筑的工程設(shè)施。第一節(jié)溝頭防護(hù)工程一、溝頭防護(hù)工程的形式

黃土高原溝頭防護(hù)工程的形式很多，常見形式可歸納為四類。（一）溝埂式溝頭防護(hù)

1.連續(xù)圍堰式2.斷續(xù)圍堰式

（二）池埂結(jié)合式（三）排水式溝頭防護(hù)

1．跌水式（四）分段蓄水式溝頭防護(hù)二、工程設(shè)計（一）溝埂設(shè)計1．溝埂位置的確定L=（2~3）h2．溝埂尺寸確定

埂長、埂斷面尺寸以來水量確定來水量溝埂斷面尺寸可根據(jù)經(jīng)驗定:b≈0.5m，側(cè)坡1：1θ＜6°高度0.5~0.8m；θ=15°~25°高度0.6~1.2m埂長根據(jù)地形情況定（1）進(jìn)口矩形缺口可按寬頂堰公式計算：Qm=MbcH03/2

（2）陡槽水力尺寸計算

小型陡槽可不必計算水面曲線，只計算臨界水深和正常水深即可，以此確定陡槽的斷面尺寸。（3）消力池水力尺寸計算

要求：在消力池中產(chǎn)生淹沒式水躍，淹沒系數(shù)在1.05~1.10之間確定池深d、池寬b和池長Ld≥σh〞-h下b≥b水一、谷坊工程的種類及適用條件

谷坊種類較多，按建材分，有土谷坊，石谷坊和生物谷坊。（一）土谷坊（二）石谷坊

1.干砌石谷坊2.漿砌石谷坊3.石籠谷坊

（三）生物谷坊二、谷坊設(shè)計

任務(wù)：確定谷坊位置、高度、結(jié)構(gòu)尺寸、溢水口尺寸、座數(shù)（一）谷坊布設(shè)位置確定

布設(shè)原則：頂?shù)紫嗾铡⑿《喑扇海こ塘啃　r蓄效益大。

布設(shè)點：直段、防拐彎、坎上、溝窄處布設(shè)。（二）谷坊高度土谷坊小于5m干砌石谷坊1.5m左右漿砌石谷坊：3—5m左右柳谷坊1m左右第三節(jié)淤地壩工程一．淤地壩的概念在溝道中攔泥淤地所打的壩叫淤地壩。在水土流失溝壑治理中還有一種型式的淤地壩叫攔洪淤地壩（骨干淤地壩或治溝骨干工程），它除了具有淤地壩的作用外，還有控制壩系洪水保護(hù)下游淤地壩、水庫等運用安全的作用。二．淤地壩樞紐工程的組成及作用

（一）淤地壩工程的組成及作用淤地壩工程一般由三大件組成，即大壩、溢洪道，放水洞（二）淤地壩樞紐工程組成方案選擇

1.三種組成方案的特點(1)三大件(2)兩大件(3)一大件2.組成方案選擇三、淤地壩的分級及設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)：重要性；失事后的危害性

關(guān)系到技術(shù)安全、工程的造價和建設(shè)速度。依據(jù)壩高、庫容、淤地面積將淤地壩分為大、中、小三級。四、淤地壩庫壩址選擇

好的壩址，應(yīng)淤地面積大、工程量小、運用安全可靠（一）地形方面（二）地質(zhì)方面（三）筑壩材料方面（四）其它方面（施工、淹沒損失、文物等）五、樞紐工程布置（一）土壩布設(shè)軸線短，分期加高，上下游，協(xié)調(diào)（二）溢洪道長短、地形、進(jìn)出口

（三）放水洞布設(shè)臥管豎井輸水洞出口取水建筑物：臥管豎井輸水建筑物：高程，消能六、淤地壩壩高、庫容及淤地面積的確定

（一）壩高、庫容和淤地面積的關(guān)系（二）淤地壩壩高與庫容的確定淤地壩壩高一般由攔泥壩高h(yuǎn)攔，滯洪壩高h(yuǎn)滯和安全超高Δh三部分組成：

即壩高：H=h攔+h滯+Δh1．?dāng)r泥庫容和攔泥壩高的確定

當(dāng)流域面積、來沙量一定時，應(yīng)把淤地面積最大、工程量最小和達(dá)到“水沙相對平衡”時的相對壩高作為設(shè)計攔泥壩高。一般情況，可根據(jù)下式求出攔泥庫容V攔

或再以V攔查壩高~庫容曲線求得h攔2．滯洪壩高的確定

不設(shè)溢洪道：一次設(shè)計洪水總量定設(shè)溢洪道：調(diào)洪計算3．安全超高

通常不作計算，可按規(guī)范選取

按上述方法求得壩高H后，應(yīng)和現(xiàn)場實際地形對照，不合適應(yīng)再調(diào)整。七、淤地壩庫的調(diào)洪計算

（一）調(diào)洪計算目的任務(wù)

確定溢洪道下泄流量（決定溢洪道尺寸）、滯洪庫容和滯洪壩高。

1．由計劃淹深假設(shè)h滯，再由H~V曲線求得V滯2．按公式Q泄=Q洪（1－）求Q泄3．按堰流公式Q=MBH3/2求溢洪道寬度B。經(jīng)過多次假設(shè)計算，最終對工程作經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，取一個合適的B，該B所對應(yīng)的h滯，Q泄，V滯即為調(diào)洪計算所求。

對于淤積年限較長的壩庫，一般需多年才能淤滿，此時可將部分?jǐn)r泥庫容作為滯洪庫容對待，此時

Q泄=Q洪（）W攔：用作滯洪庫容的部分?jǐn)r泥庫容

（三）溢洪道頂坎低于淤地面時的調(diào)洪計算

適應(yīng)條件：流域面積大，水土流失嚴(yán)重，溝道有常流水，須防鹽堿化采取措施：溢洪道頂坎高程降低（比淤地面低1.5－2.5m）

泄水滯洪過程線具有的特點：

溢洪道的最大下泄流量、排洪渠的最大流量與滯洪庫容有如下關(guān)系：V滯=W洪（1－）

α―系數(shù)α＝1－Q排/Q洪Q排=

式中：β―系數(shù)β＝（1＋H2/H1）3/2H2―壩地允許洪水淹深H1―排洪渠最大水深此時調(diào)洪計算求V滯及h滯可按下述步驟進(jìn)行：（1）根據(jù)壩地生產(chǎn)要求（防洪標(biāo)準(zhǔn)）確定溢洪道的寬度Ba.根據(jù)允許淹深（0.5~1.5m）假設(shè)H2。b.據(jù)假設(shè)查V~H曲線得V允滯c.根據(jù)V允滯、Q洪、W洪，再據(jù)公式Q排=，求Q排（試算）d.按Q排=Q=MBH13/2求溢洪道寬度B（2）根據(jù)工程安全要求（防洪標(biāo)準(zhǔn)）確定h滯、V滯及Q泄a.根據(jù)工程安全假設(shè)h滯；b.再據(jù)假設(shè)h滯，查V~H曲線得V滯；

c.由假設(shè)h滯，及上求得B，據(jù)Q=MBH3/2=Q泄=MB（H1+h滯）3/2求Q泄；d.用Q洪、W洪及Q泄用公式V滯=W洪（1－）求V滯；

f.看V滯與b步查得V滯是否相等，若不，則另設(shè)h滯重復(fù)以上步驟，直至相等為止。（四）壩系調(diào)洪計算壩系調(diào)洪溢洪道設(shè)計流量計算可按下式進(jìn)行：Q泄=(Q上P＋Q區(qū)P)（1－）

式中：Q上P—頻率為P的上壩溢洪道設(shè)計流量；Q區(qū)P—上壩之下本壩控制區(qū)間面積，頻率為P時的設(shè)計洪峰流量；V滯—本壩滯洪庫容；W上P—本壩溢洪道開始溢流達(dá)最大溢流時段內(nèi)的上游工程下泄的洪水總量；W區(qū)P—相應(yīng)于Q區(qū)P的設(shè)計洪水總量；W本—本壩可用作滯洪的部分?jǐn)r泥庫容。調(diào)洪計算示例：第四節(jié)土壩設(shè)計一、土壩的分類及壩型選擇（一）土壩分類1.按施工方法：夯碾壩、水墜壩、定向爆破壩、干砌石壩、漿砌石壩、堆石壩2.按土壩構(gòu)筑結(jié)構(gòu)組成材料分（土料在壩體內(nèi)的位置及防滲體的位置）：心墻壩、斜墻壩、鋪蓋壩等按筑壩材料分：土壩、石壩、土石混合壩按壩型分：砌石重力壩、拱壩、均質(zhì)土壩等按用途分：攔泥生產(chǎn)壩、緩洪骨干壩。

淤地壩壩型的選擇主要是根據(jù)筑壩材料、壩址處地質(zhì)、水文地質(zhì)和施工條件等來定。對黃土地區(qū)本著就地取材一般選用均質(zhì)土壩。土石山區(qū)可考慮選用土石混合壩。對于斷面呈“V”字型的溝道（基巖），還可考慮拱壩。由于黃土區(qū)最常見的是均質(zhì)土壩（夯碾壩、水墜壩），故本章如非著意指出，我們所說的淤地壩一般指均質(zhì)土壩。（二）壩型選擇

1.均質(zhì)土壩

2.非均質(zhì)土壩兩種土料筑成，透水性小的土料作防滲體3.心墻、斜墻、鋪蓋、混合壩說明：淤地壩對防滲性的要求小于水庫的要求，因而常用均質(zhì)壩，一般粘土、砂土均可用。二、壩土料選擇

（一）土料特性試驗測定（二）碾壓壩筑壩土料選擇（三）水墜壩筑壩土料選擇三、土壩斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸擬定

壩高定后，斷面尺寸還包括壩頂寬，上下游邊坡等。

（一）壩頂寬度

壩頂寬度與結(jié)構(gòu)，高度和交通要求等有關(guān)。可參考表4~8。

（二）壩邊坡與壩高、筑壩材料和施工方法等因素有關(guān)，參閱表4~8。然后經(jīng)過上坡穩(wěn)定分析計算最終確定。

（三）壩坡馬道

當(dāng)坡高超過10~15m時，考慮到施工、行人、交通、排水和臨時堆放材料之需，可在壩中部設(shè)1~1.5m寬的人行馬道（戧臺）。馬道上部壩坡陡，下部緩。（四）壩坡保護(hù)

上游壩面（淤地面以上）防風(fēng)浪，常用干砌石保護(hù)。下游壩面防降雨沖刷，可種植牧草、灌木，還需作縱橫向排水措施，特別是壩端與溝坡相接處。（五）壩體排水

排水措施的作用：降低浸潤線的位置，防止?jié)B透破壞（流土，管涌）；二是增加壩坡穩(wěn)定，減小壩的斷面尺寸。常見的排水措施有下面幾種：1．表面排水

優(yōu)點：用料少、便于施工觀察、維修，防止?jié)B透破壞。缺點：不能降低浸潤線位置適用于：中、小型淤地壩。反濾層：一般由2到3層粒徑不同的砂石料鋪筑而成，層面與滲流方向近乎垂直，沿滲流方向粒徑由小逐漸加大。2．棱式反濾體排水

優(yōu)點：降低浸潤線，支撐壩體，利于穩(wěn)定

缺點：用料多，檢修麻煩。具體尺寸，見書上。

適用于：大、中型土壩和水庫。3．有水平砂溝的排水（褥墊排水）

適用于：不透水地基或透水性較差的地基，對水墜法施工排除壩體水分非常有利。不太適應(yīng)不均勻沉陷，我國使用不多。四、土壩穩(wěn)定分析計算

（一）土壩穩(wěn)定分析計算的目的

體積大，一般不會整體滑動。穩(wěn)定分析計算的目的是求穩(wěn)定狀態(tài)下，最優(yōu)的斷面形狀尺寸。（二）土壩滑坡因素及滑坡形態(tài)

滑坡形態(tài)：圓弧、直線或折線（三）土壩穩(wěn)定分析計算的方法

圖解法：中小型壩

條分法：大中型工程五、土壩分期加高設(shè)計問題

（一）分期加高設(shè)計的依據(jù)和設(shè)計方法

（二）分期加高設(shè)計與“三大件”設(shè)計方案

1.土壩加高方案及設(shè)計要求內(nèi)坡加高法、外坡加高法、騎馬式加高法。

2.加高壩時溢洪道設(shè)計要求原形加高法、土渠加陡法、滾水壩法

3.加高壩時放水洞設(shè)計要求豎井：垂直加高法臥管：向上延伸加高法

第五節(jié)淤地壩溢洪道一、位置選擇1.工程量小2.地質(zhì)良好3.溢洪安全4.水力條件好

二、布置形式

1．明渠式小型壩庫，泄洪流量小2．堰流式跌水式陡坡式三、水力計算（一）明渠式（二）陡坡式1.溢流堰尺寸計算2．陡坡段尺寸計算①計算臨界水深，臨界坡度ik,判斷是否屬陡坡

矩形：后由梯形:(臨界水深關(guān)系式)試算

②計算陡坡長度（用幾何關(guān)系）③計算正常水深④計算繪制水面曲線⑤確定陡坡終點的流速Va看其是否滿足不沖流速⑥確定側(cè)墻高度H=h+hB+△hh－水深hB－摻氣時的水深增加值，可按下式計算：流速V小于或等于20m/s時，hB=

流速V大于20m/s時，Δh－安全加高，可取0.5－1.0m3．消能段

底流消能;挑流消能（1）消力池消能消力池消能水力計算的目的有兩個：①確定是否修建消力池

必須進(jìn)行水躍的計算

②如需修建消力池，確定消力池的深度和長度。d=δh″-h下

式中:δ－淹沒系數(shù)，一般取1.05-1.1h下－下游渠道的水深消力池的長度Lk：對于矩形的斷面：LK=(4.3~4.9)h″梯形斷面：Lk=5h″(1+)B1－水跌前斷面水面寬，B1=b+2mh′B2－水躍后斷面水面寬，B2=b+2mh″m－邊坡比b－底寬（2）挑流鼻坎消能

優(yōu)點：省工省料（不建消力池）節(jié)藥投資

缺點：要求下游地基良好，最好是基巖，否則會引起嚴(yán)重的沖刷，對下游的河床產(chǎn)生破壞。四、溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）溢洪道進(jìn)口段1．引水渠

基巖上土基上

2．漸變段

3．溢流堰為溢洪道的控制段過水?dāng)嗝娑酁榫匦?/p>

溢流堰建在土基上寬頂堰巖基上實用堰底板漿砌石，作齒墻由三部分組成過水堰漿砌石邊墩漿砌石擋土墻，比溢流面高0.5~1.0m。溢流堰上有時設(shè)工作橋，可用鋼筋混凝土板建造，寬1.5~3.0m。（三）陡坡段

建立在：土基縱坡1:

3~1：5

巖基縱坡1：1~1：31．側(cè)垟基礎(chǔ)斷面形狀是否襯砌巖基矩形需鑿平或用混凝土砂漿抹面土基梯形需用漿砌石或混凝土襯砌,邊坡比1：1~1：3漿砌石襯砌厚0.3~0.4m混凝土襯砌厚0.1~0.15m為防止不均勻沉陷及施工方便，沿水流方向每隔5~8m留一沉陷縫。2．陡槽底板

基礎(chǔ)是否襯砌襯砌厚

巖基：良好可不襯砌，僅鑿平即可不良，流速大用塊石或混泥土襯砌漿砌塊石襯砌厚0.25~0.4m混凝土襯砌厚0.1~0.15m

土基：必須襯砌漿砌塊石襯砌厚0.3~0.5m

底板和側(cè)垟統(tǒng)一分縫對于風(fēng)化破碎的巖基底板用混凝土襯砌時，可加設(shè)適量錨筋對于土基上的陡槽底板，在底板下鋪設(shè)一層厚約0.1~0.2m的碎石、砂卵石墊層，防凍底板下還應(yīng)設(shè)置縱橫向排水溝，防揚(yáng)壓力陡槽中流速較大，高速水流易使底板產(chǎn)生震動，對底板的厚度進(jìn)行較核：

δ=0.03aV(m)要求底板的厚度≥δ（計算所得）

δ－底板厚a－地基條件系數(shù)密實的粘土和亞粘土a=0.8中等密實的粘土a=1.0亞砂土和砂a=1.5~2.0V－流速（m/s）h－水深（m）

①強(qiáng)度高②抗凍性能好漿砌塊石建造，塊石質(zhì)地良好，砂漿標(biāo)號不小于M7.5，混凝土標(biāo)號不小于C15。漿砌塊石修筑，池底厚0.3~0.5m,池前端設(shè)置齒墻，深0.5~1.0m，厚0.3~0.5m，底板下設(shè)反濾排水孔，側(cè)墻構(gòu)造同于陡槽，底板厚為可靠起見，可用下式校核：δ≈KVch′－收縮斷面處水深，可取躍前水深；Vc－收縮斷面處流速；K—系數(shù)，Kc=0.03+0.17sinαα—陡槽未端射流與水平面夾角，第五節(jié)放水工程設(shè)計

設(shè)計主要包括以下幾個方面的任務(wù)：

選擇位置、型式布置、水力計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計一、放水洞的組成形式及作用（一）組成形式1.臥管平孔、立孔、斜孔2.豎井孔：20～30cm3.臥管涵洞及輸水涵洞4.輸水涵洞出口段注意消能（二）作用二、工程布設(shè)（一）位置選擇（二）放水洞布設(shè)

三、水力計算

（一）臥管

臥管上端應(yīng)高出壩庫最高水位1－2m。頂部須設(shè)通氣孔。臥管涵洞水流應(yīng)保持無壓自由流，為此其高度應(yīng)比正常水深增大3～4倍；若為圓管，正常水深約為管徑的40％。水力計算：①確定進(jìn)水孔尺寸；②臥管涵洞斷面尺寸。1．臥管放水孔直徑水力計算

開啟上下兩孔時：

設(shè)計臥管、涵洞、消力池應(yīng)以加大流量Q加為設(shè)計依據(jù)。2．臥管涵洞尺寸計算

按明渠均勻流公式計算臥管高度應(yīng)較正常水深大3~4倍，圓管水深不超過其直徑的40%。注意檢修要求。（二）消力池池長：L=（3~9）h″最小池深：do=1.25(h″－h(huán)o)ho－輸水洞水深為保證池內(nèi)產(chǎn)生淹沒式水躍，還應(yīng)滿足：水躍淹沒系數(shù)（三）豎井1．放水孔尺寸孔口出流公式：Q=μω若采用上、下兩對孔同時放水：Q=Q上+Q下=μω2．消力井尺寸

可按每立方米容積水體消能7.5~8.0千瓦計算當(dāng)水流從放水孔跌入消力井，高度H和流量Q一定時，水流所具有的能量：N=9.81QrH=9.81QH（千瓦）消力池容積：=1.23QH（m3）

（四）輸水涵洞方涵：適用于跨度小拱涵：適用于跨度和流量較大的情況混凝土管：適用中高壩和填土壓力較大的壩下涵管1．無壓流砌石涵洞水深不大于洞高3/4，求出尺寸應(yīng)便于檢修。

2．混凝土涵管無壓：有壓：（短管自由出流的流量公式）涵洞出口的消能問題，同于溢洪道出口。四、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）臥管與消力池的結(jié)構(gòu)計算1．條石和砼蓋板厚度h可按下式計算取大值

A按最大彎矩計算B按最大剪力計算

2．混凝土蓋板當(dāng)按上式求得的砼或條石蓋板厚度較大時，應(yīng)考慮采用鋼筋混凝土蓋板（二）豎井的結(jié)構(gòu)設(shè)計豎井通常用漿砌石建造，斷面為圓形，一般井壁厚0.3~0.6m，根據(jù)井高，可等厚，可不等厚（上薄下厚），其結(jié)構(gòu)設(shè)計主要校核壁厚。

(三)壩下輸水涵洞

輸入洞常用蓋板方形涵洞，拱形砌石涵洞，圓形鋼筋混凝土涵洞1．蓋板方涵適用條件：填土較低，Q較小斷面：高而窄，應(yīng)滿足無壓流及檢修要求。2．拱型砌石涵洞適用條件：壩高，Q較大3．混凝土管適用條件：Q較小，上部填土壓力不大時用混凝土管，斷面圓形，常用C15混凝土建造。第一節(jié)泥石流的特征、分類和流速流量的計算一、泥石流的特征

概念：泥石流是由大量泥沙、石塊等固體物質(zhì)與水體混合組成的一種快速運動的粘——塑性流體。泥石流與挾沙水流不同，其它區(qū)別在于：①固體物質(zhì)含量高

②有陣性運動

二、泥石流類型及特點（一）按泥石流體物質(zhì)組成分

1．泥石流：由漿體介質(zhì)和石塊組成，0.005mm~幾米大的塊石，在我國山區(qū)多有出現(xiàn)，范圍大，危害大。2．泥流：泥質(zhì)流3．水石流:由水和粗砂、礫石，大漂礫組成的特殊流體，不具結(jié)構(gòu)特征，來勢猛，歷時短，破壞性大，我國秦嶺、太行山、北京西山、遼南山地區(qū)有分布。（二）按泥石流形成過程動力特征分類1．土力類泥石流:山坡、溝谷中不穩(wěn)定土體的液化作用產(chǎn)生2．水力類泥石流（三）按泥石流流體性質(zhì)分1．稀性泥石流

①水體含量>固體顆粒②漿體流速>固體顆粒③呈強(qiáng)紋動態(tài)2．粘性泥石流:固體物質(zhì)含量達(dá)80%以上，漿體不再是搬運介質(zhì)而是不均勻質(zhì)體，漿體和石塊成為一個整體，等速運動。侵蝕、搬動、堆積作用強(qiáng)烈，易成巨災(zāi)。3．過渡性泥石流三、泥石流的形成條件①松散碎屑物質(zhì)

；②地形；③水源第二節(jié)泥石流流速和流量的計算一、概述二、泥